Lehrplan Physik - aus dem Seminar und Praktikum zur Didaktik der

Lehrplan Physik
allgemeinbildendes Gymnasium
Baden-Württemberg
Lehrplan bis September 2003
Klasse 8
• Einführung in die Physik <16>
• Grundlagen der Mechanik <16>
• Elektrizitätslehre 1 <18>
2
Einheit 1: Einführung <16>
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Einfache Schallerscheinungen
physikalische Beschreibung von Tönen
Eigenschaften von Körpern
v bei gleichförmigen Bewegungen (Schall)
thermisches Ausdehnungsverhalten von
Körpern
• Temperatur (-messung), Celsiusskala
3
Einheit 2: Mechanik <16>
• Kräfte: Beispiele, Messung, Vergleich,
*Hookesches Gesetz
• Gewichtskraft, Masse, Ortsfaktor
• Dichte
• Energie und Arbeit: Energieformen, EES,
*einfache Seilmaschinen, *Reibung
• Leistung
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Einheit 3: E-Lehre 1 <18>
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Magnete: Wirkung, Feld, *magnetisieren
elektrischer Stromkreis, Leiter/Isolatoren
Wirkung + Gefahren des el. Stromes
stromdurchflossene Spule als Magnet
Strom = bewegte el. Ladung
Ladungsmenge, Ladungserhaltung
Stromstärke + *Messinstrumente
5
Klasse 9
• Grundlagen der Wärmelehre <12>
• Optik <16>
6
Einheit 1: Wärmelehre <12>
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Energieübertragung durch Arbeit u. Wärme
innere Energie
Brownsche Bewegung, Teilchenmodell
Energieübertragung => Temperatur/Zustandsänderung
• *spezifische Umwandlungswärmen
• *Wärmearbeitsmaschinen
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Einheit 2: Optik <16>
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Lichtquelle, Lichtstrahl
Reflexion, Brechung
Abbildung durch Sammellinsen
optische Geräte
spektrale Zerlegung
nichtsichtbare Spektralbereiche
8
Klasse 10 (mn)
• Elektrizitätslehre 2 <20>
• Struktur der Materie <22>
• Kinematik einfacher geradliniger Bewegung
(Klasse 11) <10>
Kursiv Geschriebenes fällt beim sprachlichen Zweig weg, bzw. wird
dort später behandelt.
Ab Stufe 12/13 fällt das Kursive im GK gegenüber dem LK weg.
9
Einheit 1: E-Lehre 2 <20>
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F zwischen el. Ladungen, *E-Feld
Neutralisation, Influenz
U, W, P
Zusammenhang: I, U => R
Reihen-/Parallelschaltung von R
F auf bewegte Ladung im B-Feld, Induktion
Überblick: Elektromotor, Generator, Trafo
10
Einheit 2: Struktur der Materie <22>
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Erzeugung freier e, e-Strahlröhre
Ionenleitung, *Leitung in Gasen
e-Leitung in Metallen/ Halbleitern
p-n-Übergang, Solarzelle, Diode, Transistor
atomarer Aufbau der Materie
Größe + Struktur der Atome
Aufbau des Atomkerns, Isotope
11
Einheit 2: Struktur der Materie
• radioaktive Strahlung: Eigenschaften,
Nachweismethoden
• Kernzerfall, Halbwertszeit
• *Altersbestimmung durch radioaktive
Nuklide
• Anwendungen in Medizin + Technik
• natürliche + zivilisatorische
Strahlenbelastung und Schutzmaßnahmen
12
Einheit 3: Kinematik einfacher
geradliniger Bewegungen <10>
• Bewegungsabläufe, Darstellung in
Schaubildern
• mittlere / momentane Geschwindigkeit
• Beschleunigung
• Bewegungsgesetzte bei geradlinigen
Bewegungen mit const. Beschleunigung =>
Freier Fall
13
Klasse 11
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Kinematik einfacher geradliniger Bewegung
Dynamik <24>
Erhaltungssätze <15>
Wärmelehre und Energetik <27>
Wahlthemen <10>
14
Einheit 1: Dynamik <24>
• Trägheitsgesetz, *Inertialsysteme
• Newton 1, Newton 2 + Bsp für Kräfte
• Addition und Zerlegung von Vektorgrößen:
F, v, r (beim waagrechten Wurf)
• Kreisbewegung mit v=const: Zentripetalbeschleunigung, -Kraft, Zentrifugalkraft
• Newton 3
• Satellitenbewegungen
15
Einheit 2: Erhaltungssätze <15>
• Energie(E) + Arbeit(W):
W bei F=const und beim linearen WegKraft-Gesetz,
E-Formen, EES, E-bilanzen
• Durchschnitts- und Momentanleistung
• Impuls, Impulsübertragung, IES
• Stoßgesetze
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Einheit 3: Wärmelehre und Energetik
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p, absolute T, Zustandsgl. idealer Gase
kinetische Deutung von p und T
*spez. Wärmekapativität bei idealen Gasen
1. HS der Wärmelehre
allgemeiner EES
Wärmearbeitsmaschinen, Wirkungsgrad
2. HS der Wärmelehre, *Entropie
17
Einheit 3: Wärmelehre, Energetik
• Möglichkeiten und Problematik der
Energieversorgung:
Energieträger,
Treibhauseffekt,
Überblick über Strahlungsgesetze
• Energiesparen,
*Wärmepumpe, Kühlschrank,
*Kraft-Wärme-Kopplung,
*Langzeitwirkung versch.
Energietechnologien
18
Einheit 4: Wahlthemen <10>
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Praktikum
Himmelsmechanik
Festkörperphysik, Halbleiter
Steuern und Regeln mit Elementen der
Mikroelektronik
• Wetterkunde
• Hydrostatik, Strömungslehre
19
Stufe 12/13 LK
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mechanische Schwingungen <12>
mechanische Wellen <18>
elektrisches Feld <20>
magnetisches Feld <8>
geladene Teilchen in el.+magn. Feldern <16>
elektromagnetische Induktion <28>
el.magn. Schwingungen und Wellen <18>
20
Stufe 12/13
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•
Interferenz und Beugung <27>
Grundgedanken der Quantenphysik <13>
Einführung in die Atomphysik <18>
Praktikum <42>
Wahlthemen <..>
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Einheit 1: Mechan. Schwingungen <12>
• Mechanische Schwingungen,
charakteristische Größen
• *Gedämpfte Schwingungen
• Harmonische Schwingungen +
mathematische Behandlung
• Fadenpendel
• Erzwungene Schwingungen, Resonanz
22
Einheit 2: Mechanische Wellen <18>
• Ausbreitung + Reflexion von Quer- und
Längsstörungen auf linearen Wellenträgern
• lin. harm. Querwelle,
Ausbreitungsgeschwindikeit v, Wellenlänge
• *Abhängigkeit von v von äußeren Parametern
• Überlagerungsprinzip für Querwellen,
Interferenz, stehende Querwellen
23
Einheit 3: mechanische Wellen <18>
• Fortschreitende + stehende lineare Längswelle
• Fortschreitende + stehende Schallwellen,
Schallgeschwindigkeit
• Eigenschwingungen begrenzter Wellenträger,
Saiten, Luftsäulen
• Dopplereffekt bei mechanischen Wellen
• * Erzeugung, Eigenschaften + Anwendungen
von Ultraschall
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Einheit 3: el Feld <20 >
• Elektrisches Feld:
el. Feldstärke ,
W in hom Feldern, U, Potential,
Zusammenhang: felderzeugende Ladung +
+ el Feldstärke im hom Feld, el Feldkonstante,
Feldstärke im radialen Feld,
Coulombsches Gesetz,
W in radialen Feldern
25
Einheit 3: Elektrisches Feld <20>
• Kondensator, Kapazität C:
C eines Plattenkondensators,
Dielektrizitätszahl,
Polarisation des Dielektrikums mit
atomistischer Deutung,
Schaltung von Kondensatoren,
Energie des el Feldes eines geladenen
Kondensators
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Einheit 4: magnetisches Feld <8>
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•
Definition der magnetischen Flußdichte
Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter
hom B-Feld einer langgestreckten Spule
magnetische Feldkonstante
Permeabilitätszahl
*Hysterese
*Magnetfeld der Erde
27
Einheit 5: geladene Teilchen in E/B-Feldern
<16>
• Bewegung geladener Teilchen in
E-Feldern:
Grundgedanke des Millikanversuchs,
Prinzip der Erzeugung eines
Elektronenstrahls,
Elektronenvolt,
Braunsche Röhre,
Lorentzkraft, Betrag und Richtung
28
Einheit 5: geladene Teilchen in E/B- Feldern
<16>
• Bewegung geladener Teilchen in
B-Feldern:
spezifische Ladung + Masse des Elektrons,
Halleffekt
• Bewegung geladener Teilchen in
kombinierten E-/B-Feldern:
Prinzip des Zyklotrons,
Anwendungen
29
Einheit 6: el.mag. Induktion <28>
• Induktion bei Bewegung eines Leiters im BFeld
• Induktion bei zeitl Änderung der Flußdichte
• Induktionsgesetz
• Lenzsches Gesetz + EES
• Selbstinduktion
• Eigeninduktivität
30
Einheit 6: el.mag. Induktion <28>
• Eigeninduktivität einer langgestreckten Spule
• Energie des Magnetfeldes einer
stromdurchflossenen Spule
• Erzeugung sinusförmiger
Wechselspannungen, Effektivwerte
• Zusammenhang zw Scheitel- + Effektivwert
bei Sinus - + Rechteckspannungen
31
Einheit 6: el.mag. Induktion <28>
• Stromstärke + Phasenverschiebung +
Leistung beim ohmschen + kapazitiven +
induktiven Widerstand sowie bei deren
Reihenschaltung
• Scheinwiderstand
• Transformator
• Drehstrom, Energiewirtschaft
32
Einheit 7: El.magn. Schwingungen
und Wellen <18>
• el.magn. Schwingkreis:
DGL, Periodendauer,
Gesetze für den zeitl. Verlauf von I und
U
• *gedämpfte el.magn. Schwingungen
• Erzwungene Schwingungen
• Resonanz
• ungedämpfte Schwingungen durch
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Rückkopplung
Einheit 7: El.magn. Schwingungen
und Wellen <18>
• Überblick über:
Hochfrequente el.magn. Schwingungen,
Hertzscher Dipol,
el.magn. Wellen,
Verknüpfung el. + magn. Wechselfelder, *
Lechersystem,
*Radiowellen,
*Amplituden- + Frequenzmodulation
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Einheit 8: Interferenz + Beugung <27>
• Reflexion + Brechung von mechan. Wellen
=> Erklärung nach Huygens
• Beugung + Interferenz von mechan. Wellen
• c, Brechungsgesetz, Dispersion des Lichts
• Beugung + Interferenz von Lichtwellen:
Doppelspalt,
Kohärenz,
*Interferenz an dünnen Schichten,
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Einheit 8: Interferenz + Beugung <27>
• *Interferometer
• Einzelspalt
• Geometrische Optik als Grenzfall der
Wellenoptik
• Gitter
• Wellenlängenmessung
• *Auflösungsvermögen optischer Instrumente
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Einheit 8: Interferenz + Beugung <27>
• Polarisation
• Licht als Querwelle
• das el.magn. Spektrum:
Ultraviolett- und Infrarotstrahlung,
Röntgenstrahlung,
Braggreflexion,
Wellenlängenbestimmung
• *Dopplereffekt bei el.magn. Wellen
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Einheit 9: Grundlagen der
Quantenphysik <13>
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Photoeffekt, Photozelle
Plancksches Wirkungsquantum
Photonen (Lichtquanten)
Comptoneffekt
Grenzenergie der Röntgenbremsstrahlung
de Broglie-Beziehung
Elektronenbeugung
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Einheit 9: Grundlagen der
Quantenphysik <13>
• Debye-Scherrer-Verfahren
• Verhalten von Photonen + Elektronen im
Doppelspaltversuch
• Unbestimmtheitsrelation
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Einheit 10: Einführung in die
Atomphysik <18>
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Überblick über klassische Atommodelle
Wasserstoffspektrum
Energieterme
*Bohrsches Atommodell
1-dim Potentialtopf
Nullpunktsenergie räumlich begrenzter
Teilchen
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Einheit 10: Einführung in die
Atomphysik <18>
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•
Anregung von Atomen
Franck-Hertz-Versuch
Optische Spektren
Umkehrung der Na-Linie
*Laser
*Fraunhoferlinien
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Einheit 10: Einführung in die
Atomphysik <18>
•
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Charakteristisches Röntgenspekrum
Moseleysches Gesetz
*Absorption von Röntgenstrahlen
*Anwendungen von Röntgenstrahlen in
Medizin und Technik
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Einheit 11: Praktikum <42>
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V mechan. Wellen auf versch. Trägern
Auf-/Entladevorgänge bei Kondensatoren
geladene Teilchen in el. + magn. Feldern
Halleffekt, Messungen mit Hallsonden
Wechselstromwiderstände
Wellenlängenmessungen beim Licht
....
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Einheit 12: Wahlthemen
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Weiterführung des Praktikums
Festkörperphysik, Halbleiter
Physik der Atmosphäre
Relativitätstheorie
Astrophysik
Elementarteilchenphysik
...
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Das in kursiv Geschriebene ist der Stoff, den
man im mathematisch-naturwissenschaftliche
Zweig zusätzlich gegenüber dem sprachlichen
Zweig behandeln muß.
Ab Stufe 12/13 fällt das Kursive gegenüber
dem GK weg.
Den neuen Lehrplan findet man unter:
www.leu.bw.schule.de/allg/lp
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